高河矿鲍村风井及进回风大巷贯通方案研究

李改革，王轶波

(1.河北省矿井灾害防治重点实验室，河北 三河 065201；2.华北科技学院安全工程学院，北京 东燕郊 101601；3.中国矿业大学(北京) 资源与安全工程学院，北京 100083)

随着开采规模的日益增加，通风线路不断增长，需风量不断增加，通风系统日益复杂，为使高河矿的矿井通风系统更加合理，满足生产的需要，首先对高河矿进行了通风阻力测定，分析了当前通风系统存在的问题，并提出了解决方案。在对矿井通风系统分析的基础上，依据矿井北翼衔接计划的需要，需将鲍村风井与进、回风大巷贯通，保证井下新鲜风流的供应，本文对巷道贯通的方案进行了详细的分析，并通过通风系统网络解算软件对当前通风系统及贯通后的通风系统进行了分析解算，得到了合理的贯通方案，这种生产矿井通风状况的实时仿真与通风状态的预测模拟，对于深刻了解通风系统现状所存在的问题、矿井风量调节、网络结构调整，乃至提高整个矿井通风系统的调节应变能力和防灾抗灾能力等均具有重要的现实指导意义。

1 矿井概况

高河矿井已形成完整独立的通风系统，采用分区式通风方式，机械抽出式的通风方法。全矿井共布置有5个井筒，其中进风井有3个，分别为：主立井、副立井和小庄进风立井；回风井2个，分别为中央回风立井和小庄回风立井，共布置有2对主通风机为全矿井供风。主通风机为豪顿公司生产的液压动叶可调轴流式风机，型号为ANN-3392/1600B，电机额定功率为3600 kW，一台运转，一台备用，分别安装于中央主通风机房和小庄主通风机房；主扇调节由计算机控制，自动调全部叶片，反风时采用反转反风，该主扇设计排风量391～529 m3/s，负压1271～4312 Pa。

中央回风井主扇现运行工况如下：风压:2357.0 Pa，角度：43.3°，排风量：33160 m3/min，电机功率：1760 kW；小庄回风井主扇现运行工况如下：风压:2900.0 Pa，角度：41.1°，排风量：29960 m3/min，电机功率：1720 kW。

全井共有2个回采工作面、1个备用工作面、1个回撤工作面和其它一些供风巷道、峒室等主要用风地点。矿井总进风量约59125 m3/min，矿井总回风量约60252 m3/min，东翼通风风量12340 m3/min,通风阻力2322.52 Pa，总风阻为0.054906 N·S2/m8；北翼通风风量19177 m3/min,通风阻力2362.39 Pa，总风阻为0.023125 N·S2/m8，南翼通风风量28735 m3/min,通风阻力2941.88 Pa，总风阻为0.012826 N·S2/m8。矿井三翼通风系统以风量和阻力相互匹配为科学合理，目前南翼风量是东翼风量的233%，是北翼通风风量的150%；南翼阻力是东翼阻力的126.7%，南翼阻力是北翼阻力的124.5%，三翼相差不大，其主要原因是三翼分配工作面个数基本一致，但是南翼通风线路比较长。

2 矿井通风阻力的测定与分析

2.1 矿井通风阻力测定与分析

2014年7月，依据矿井通风阻力测定标准和方法[1-2]，完成了对高河矿矿井通风阻力测定，测定结果见表1。

图1 高河矿矿井通风示意图

测定线路区段点号划分距离(m)阻力(Pa)占总阻力的百分比%百米阻力值(Pa)I进风段44—5922111270.4243.1857.46南翼用风段59—604290631.4121.4614.72回风段60—5239471040.0535.3626.35合计104482941.88II进风段1—212430723.2930.6229.77用风段21—292605693.0229.3426.6

续表

由表一数据可以看出：整个矿井东翼、西翼、北翼，其中南翼通风阻力较大，尤其是进风段阻力值过大；北翼和东翼阻力基本合理，但东翼用风段阻力值过大。

南翼主测路线W1309工作面实测通风阻力2941.88 Pa，风机房风硐水柱计读数为2890 Pa，即实测阻力误差小于1.8%。由W1309工作面通风路线通风阻力分布图可以看出，南翼通风线路中进风段阻力偏大，其主要原因是小庄进风井阻力偏大。

北翼主测路线E2302备用工作面实测阻力2362.39 Pa，东翼主测路线E1305工作面实测阻力2322.52 Pa，风机房风硐内水柱计读数为2360 Pa，即E2302备用面实测阻力误差小于0.1%，E1305工作面线路实测阻力误差小于1.6%。

3 北翼通风系统贯通(调整)方案

3.1 通风系统贯通节点的拟定

根据矿井生产规划和接续安排、通风系统现状分析和存在的一系列问题，结合未来几年的矿井开拓开采规划，在综合分析各种存在问题的基础上，本着针对现实、对症下药、理论联系实际的贯通思路，拟定了如下6个矿井通风系统贯通节点：

节点1：鲍村总进风大巷5月底与北翼辅运顺槽贯通

鲍村总进风大巷预计5月底与北翼辅运顺槽贯通，进风井按预计可能在该巷道贯通前完成落底。在该条件下编制进风井和回风井落底贯通方案(附带北翼的系统调整)。

节点2：鲍村进风井与鲍村总进风大巷贯通进风落底后，5月底鲍村总进风大巷与北翼辅运大巷贯通。

节点2’：东风北调：在节点2基础上，将东翼E1305备用工作面的风量由5400 m3/min压到3400 m3/min；将东翼E1302回撤工作面的风量由3900 m3/min压到2400 m3/min。即东翼风量减少了3500 m3/min，解算北翼风量最多能增加多少。

节点3：6月底鲍村总进风大巷(小断面)与北翼胶带大巷贯通

节点4：7月初鲍村总回风大巷(南)与北翼东回风大巷贯通

节点5：12月底鲍村总回风大巷(北)与北翼回风大巷贯通

3.2 矿井通风系统现状模拟

根据2014年7月矿井测算风阻，按照2015.1.28日高河煤矿矿井通风系统各采煤工作面、主要进回风大巷及风机工况进行计算机模拟解算，模拟解算共277条分支。2015年1月份，高河煤矿主通风机工况模拟解算结果与实测结果对比，详见表2所示。诸节点风机风量、风压汇总见表3所示。

表2 通风系统现状模拟矿井主要通风机工况汇总表

由表2及模拟结果可知，矿井主要用风地点通过风量的模拟解算值与井下实测值比较吻合，说明本次对高河煤矿通风系统现场实测结果以及绘制的通风系统图可靠、正确的，可以作为模拟预测通风系统发生变化后的一系列调整方案的依据。

表3 各节点风机风量、风压汇总表

3.3 解算结果分析

节点1：鲍村进风井落底与鲍村总进风大巷贯通:由网络解算结果可以看出，在矿井总风量不变的情况下，中央风井风机风压下降了155.3 Pa、小庄风井风机风压下降了57.6 Pa；造成“+450m北翼进风大巷和“南翼辅助运输大巷”段风量减小；造成“+450m水平北翼辅助运输大巷”34—145—131段风量减小或反向；鲍村回风井落地贯通后，需增加调节设施保证鲍村回风井底总回巷道用风即可。

节点2：5月底鲍村总进风大巷与北翼辅运大巷贯通:由网络解算结果可以看出，在矿井总风量不变的情况下，中央风井风机风压下降了59.7Pa、小庄风井风机风压下降了27.5Pa；造成“+450m水平北翼辅助运输大巷”133—34—145段风流反向，“南翼辅助运输大巷”段风量减小。

节点2’：东风北调：由网络解算结果可以看出，在矿井总风量不变的情况下，同节点2相比，中央风井风机风压增加了300.8Pa、小庄风井风机风压基本没有变化；北翼风量由原来的18748.0 m3/min增加到21797.4 m3/min，即北翼系统风量增加了3049.4 m3/min。

节点4：7月初鲍村总回风大巷(南)与北翼东回风大巷贯通；由网络解算结果可以看出，在矿井总风量不变的情况下，中央风井风机风压下降了300 Pa、小庄风井风机风压基本没有变化；同时造成“鲍村总回风大巷(南)”(150—151段)风流向西。

节点5：12月底鲍村总回风大巷(北)与北翼回风大巷贯通；由网络解算结果可以看出，在矿井总风量不变的情况下，同节点4相比，中央风井风机风压下降了186.5 Pa、小庄风井风机风压基本没有变化；巷道风流方向同节点4。

3.4 贯通后(时)的风流调整方案

节点1：(1)调节“北进与北辅5#联巷”(146—131段)的调节风门，使其通过风量为3600 m3/min左右；(2)调节“北进与北西回8#联巷” (146—150段)的调节风门，使其通过风量为2500 m3/min左右；(3)调节“北辅与北胶6#联巷” (152—153段)的调节风门，使其通过风量为2000 m3/min左右；(4)调节“北胶与北东回11#联巷” (153—37段)的调节风门，使其通过风量为2900 m3/min左右；(5)对E2302工作面回风顺槽“调节风门”(157—132段)、E2303进风顺槽掘进工作面和E2303高抽巷掘进工作面回风段“调节风门”(35节点)进行监控如风量变化大，即采取增大或减小风窗面积的措施；(6)同样对北翼其它掘进工作面的风量也要派人进行监控。只要北翼系统各用风地点风量不出现大的波动，则南翼、东翼系统风量就不会有较大变化。(7)巷道贯通后北翼系统风流路线。

鲍村总进风井落底贯通后，只有“+450m北翼进风大巷”30—33—146段和“+450 m水平北翼辅助运输大巷”34—145—131段风量减小或反向；其它巷道风流路线不变。

节点2：(1)调节“北进与北辅5#联巷”(146—131段)的调节风门，使其通过风量为1300 m3/min左右；(2)调节“北进与北西回8#联巷” (146—150段)的调节风门，使其通过风量为2500 m3/min左右；(3)调节“北辅与北胶6#联巷” (152—153段)的调节风门，使其通过风量为2000 m3/min左右；(4)调节“北胶与北东回11#联巷” (153—37段)的调节风门，使其通过风量为2900 m3/min左右；(5)对E2302工作面回风顺槽“调节风门”(157—132段)、E2303进风顺槽掘进工作面和E2303高抽巷掘进工作面回风段“调节风门”(35节点)进行监控如风量变化大，即采取增大或减小风窗面积的措施；(6)同样对北翼其它掘进工作面的风量也要派人进行监控。只要北翼系统各用风地点风量不出现大的波动，则南翼、东翼系统风量就不会有较大变化。

巷道贯通后北翼系统风流路线：鲍村总进风大巷与北翼辅运大巷贯通后，只有“+450 m北翼进风大巷”30—33—146段和“+450 m水平北翼辅助运输大巷”34—145段风量减小或反向；其它巷道风流路线不变。

节点3：(1)调节“北进与北辅5#联巷”(146—131段)的调节风门，使其通过风量不小于400 m3/min左右；(2)调节“北进与北西回8#联巷” (146—150段)的调节风门，使其通过风量为2200 m3/min左右；(3)调节“北辅与北胶6#联巷”(152—153段)的调节风门，使其通过风量为1800 m3/min左右；(4)调节“北胶与北东回11#联巷”(153—37段)的调节风门，使其通过风量为2900 m3/min左右；(5)对E2302工作面回风顺槽“调节风门”(157—132段)、E2303进风顺槽掘进工作面和E2303高抽巷掘进工作面回风段“调节风门”(35节点)进行监控如风量变化大，即采取增大或减小风窗面积的措施；(6)同样对北翼其它掘进工作面的风量也要派人进行监控。只要北翼系统各用风地点风量不出现大的波动，则南翼、东翼系统风量就不会有较大变化。

（i）输出c，个体标准决策矩阵（i=1，2，...，m，j=1，2，…，n，y=1，2，...，r，k=1，2，…，与群决策矩阵 D（c），其中，D（c）为一致性群决策矩阵。

巷道贯通后北翼系统风流路线：鲍村总进风大巷与北翼辅运大巷贯通后，造成“+450 m水平北翼胶带输送机大巷”(147—36—134—27—22段)微风或风流反向。

节点4：(1)调节鲍村总回风大巷(南)(144—150段)的调节风门，使其通过风量为480 m3/min左右；(2)其它调节风门调整同节点3。

巷道贯通后北翼系统风流路线：鲍村总回风大巷(南)与北翼东回风大巷贯通后，“鲍村总回风大巷(南)”(150—151段)风流向西。井下其它巷道风流路线同节点3。

节点5：(1)调节鲍村总回风大巷(北)(144—151段)的调节风门，使其通过风量为480 m3/min左右；(2)其它调节风门调整同节点4。

巷道贯通后北翼系统风流路线：鲍村总回风大巷(北)与北翼东回风大巷贯通后，“鲍村总回风大巷(北)”(150—151段)风流反向。井下其它巷道风流路线同节点3。

4 结论

(1) 通过对高河矿进行通风阻力测定，分析了当前通风系统存在的问题，针对南翼存在的问题提出了优化方案，基本解决了南翼通风困难的问题；

(2) 按照北翼掘进计划的需要，依据鲍村总进回风大巷掘进衔接计划，拟定了一系列的巷道贯通节点。诸节点风机风量、风压汇总见表；通过矿井通风网络理论及相应的计算机软件的实际运用，对诸节点进行了较为科学的解算和分析。这种生产矿井通风状况的实时仿真与通风状态的预测模拟，对于深刻了解通风系统现状所存在的问题、矿井风量调节、网络结构调整，乃至提高整个矿井通风系统的调节应变能力和防灾抗灾能力等均具有重要的现实指导意义。

(3) 通过对南北两翼通风系统的改造使整个矿井的通风系统更合理，能够与矿井的衔接计划相匹配，满足生产的需要；

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